[发明专利]一种铋掺杂的硼酸盐蓝色荧光材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种铋掺杂的硼酸盐蓝色荧光材料及其制备方法，所述的材料的化学组成通式为Sr_3(1‑x)Y(BO₃)₃:3xBi³⁺，其中，x为摩尔分数，且0.1≤x≤1.00％。本发明的铋掺杂硼酸盐荧光材料用于紫外‑近紫外LED芯片激发的白光LED器件；激发带比较宽，在300‑400nm范围内具有强吸收；主吸收峰有两个，中心分别为～340nm、～370nm，并且最强吸收峰位于近紫外区；在近紫外光激发下发蓝光，发光在395‑550nm范围内宽带发射，中心位于～415nm；浓度低，发光效率高，热稳定性好，节约原料，生产成本低，且结构稳定，合成方法简单，便于规模化生产。

技术领域

本发明涉及发光材料技术领域，尤其是一种铋掺杂的硼酸盐蓝色荧光材料及其制备方法。

背景技术

现如今，白光LED的研究和开发引起人们极大的关注，因其功耗小、效率高、寿命长、响应快、显色性好等显著优点，被认为是替代传统照明的新一代照明光源。

目前商用的白光LED是由蓝光LED芯片和黄色YAG:Ce³⁺荧光材料组合而成，通过蓝光与黄光的混合产生白光。但是由于发射中的红光成分不足导致显色指数偏低(80)和相对色温偏高(4500K)，限制了其在室内照明中的应用。为了满足高质量照明的要求，研究人员使用近紫外(350-410nm)GaN芯片(NUV LED)激发蓝色/绿色/红色(RGB)荧光材料的方法来实现白光LED，这种方案可以获得显色性高，相对色温低以及色温可调的白光。因此，开发可以在近紫外区域(350-400nm)有效激发的三基色荧光材料成为研究的重点。

以往对白光LED三基色荧光材料的研究主要集中在稀土(Eu²⁺，Eu³⁺或Ce³⁺)掺杂体系，例如硫化物，硅酸盐，铝酸盐，氮(氧)化合物等。但是，它们往往具有一些无法克服的缺陷(例如化学稳定性差，热稳定性差，荧光材料的重吸收问题)，这些最终导致此类荧光材料不能满足高质量白光LED照明应用的要求。

近年来，研究人员开始关注非稀土离子--铋。铋(Bi)作为另一种激活离子，由于其对周围配位环境的敏感性及其丰富的价态(例如Bi⁰，Bi²⁺，Bi³⁺和Bi⁵⁺)，有望在光电研究领域实现特殊应用而受到广泛研究和报道。通常来讲，在宿主材料中，具有[Xe]4f¹⁴5d¹⁰6s²6p³电子结构的Bi³⁺比其他价态更稳定。在室温下，Bi³⁺在近紫外区域(350-410nm)具有较宽的吸收带，且在可见光区域几乎没有吸收，从而避免了重吸收导致的发光效率低下等问题。

在三基色荧光材料中，蓝色荧光材料则是三基色荧光粉中不可缺少的成分，主要作用在于提高光效，改善显色性，其发射波长和光谱功率分别对紧凑荧光灯的光效、色温、光衰和显色性都有较大影响。因此，开发稳定高效的铋掺杂的蓝色荧光材料，对制备白光LED照明器件有着重大的实际应用意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种铋掺杂的硼酸盐蓝色荧光材料及其制备方法，本发明的材料在近紫外区(350-410nm)有吸收，在可见光区无吸收，发射在蓝光区，且激发和发射可调，能够满足近紫外激发产生蓝光发射的要求。

本发明的技术方案为：一种铋掺杂的硼酸盐蓝色荧光材料，所述的材料的化学组成通式为Sr_3(1-x)Y(BO₃)₃:3xBi³⁺，其中x为摩尔分数，且0.1≤x≤1.00％。

进一步的，所述的材料在300-400nm范围内具有强吸收；主吸收峰有两个，中心分别为～340nm、～370nm，并且最强吸收峰位于近紫外区350nm-410nm。